2017 Fiscal Year Research-status Report
溶接接合部の材料不均一性を考慮した非線形破壊力学解析
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16K05988
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
岡田 裕 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (50281738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遊佐 泰紀 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (70756395)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 溶接継手 / 破壊力学 / J積分 / 重合メッシュ法 / 傾斜機能材料 / 相互積分法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，金属材料からなる構造物の多くが溶接接合によって組立てられる．溶接の過程で溶接金属と母材，あるいは被接合材どうしが溶融・混ざり合い，溶接部材料の機械的性質が連続／不連続に変化する材料に対する計算力学手法や破壊力学解析の高度化を目指すものである．このような構造の破壊力学的評価では，材料の不均一性に対して特に配慮する必要がある．本研究では，計算破壊力学的立場からの基礎的研究を行い，破壊力学パラメータの計算手法について，厳密な定式化と高精度計算を可能にするプログラム実装法，さらに，ボイド等の溶接欠陥の高速なモデル化のための重合メッシュ法ベースのマルチスケール解析手法の提案を行ってきた．
平成29年度は「相互積分法解析手法の高度化研究」と「重合メッシュ法の高度化研究」を研究計画に基づき実施し，ほぼ予定通りに研究を進めることができた．「相互積分法解析手法の高度化研究」では，定式化に基づくプログラム実装を行い，経路独立性に関する評価を行った．さらに，「重合メッシュ法の高度化研究」では，反復型重合メッシュ法の材料非線形問題（弾塑性問題）への展開を行ってきた．プログラム実装は完成し，現在テストを行っているところである．非線形解析の収束性にやや難があるという状況で改良を重ねている．
前年度の成果に基づき，平成29年度に実施された国際会議で発表した．さらに，英文学術誌への投稿準備をしているところである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画では，平成29年度は「相互積分法解析手法の高度化研究」と「重合メッシュ法の高度化研究」を行うとしている．
平成29年度，「相互積分法解析手法の高度化研究」に関する研究では、弾性定数が材料内で連続変化する場合の定式化を四通り行い，実装の簡便さや数値解析誤差の混入可能性について検討をした．さらに，そのうち最も実装が簡単と思われるものをプログラム実装した．表面き裂や貫通き裂問題について解析を実施し，相互積分法の経路独立性について検討した．さらに，研究代表者らが以前から提案してきた相互積分法の補助場に対する補正項が純粋モードⅠ，ⅡやⅢとなるか検討をしたところ，純粋な変形モードとはならないため誤差混入の要因となることがわかった．現在，補正項の取り扱いについて検討を行っているが，平成29年度実施予定であった相互積分法の実装は終了したと言える．
「重合メッシュ法の高度化研究」では，Ｊ２弾塑性問題についてプログラム実装が完了している．現在，その精度検証を重ねているところであるが，非線形問題を解く際に使われるニュートンラフソンアルゴリズムの収束にやや難のあることがわかってきた．しかしながら，Ｊ２弾塑性問題についてプログラム実装自体は完了しており，概ね順調に進展している．
よって以上より，全体としては「（2）概ね順調に進展している」と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの研究成果を踏まえ，溶接接合部を模擬したモデル解析を行う．その際，重合メッシュ法による欠陥モデリングと弾性解析での相互積分法と弾塑性解析でのJ積分計算の実証をしていく．さらに，論文による成果発表を積極的に行い，研究成果の発信をする．なお，平成29年度に非線形問題に対する反復型重合メッシュ法に発生した収束性の問題を解決するための方策とその実装も行う予定である．
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| Causes of Carryover |
平成29年度は計算機関連の物品購入を控え、最終年度（30年度）にハードディスク等の計算機周辺物品の増強をすることとした。これは、これらの機器の価格の下落を待って購入することが最も経済的であろうとの判断に基づくものである。
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Research Products
(8 results)
